15 września otrzymał Order św. Jerzego IV stopnia (nr 2669 według listy rycerskiej Grigorowicza–Stiepanowa). Walnie przyczyniając się do zwycięstw w kampanii roku 1814 we Francji, mianowany został generałem dywizji. Po powrocie do Niemiec został dyrektorem II wydziału (przyszłego Sztabu Generalnego) ministerstwa wojny. Podczas pełnienia funkcji generalnego kwatermistrza feldmarszałka księcia Blüchera, a po nim i von Gneisenaua, Grolmanowi przypadł największy udział w kierowaniu pruskimi operacjami roku 1815.
16 czerwca 1815, już jako generalny kwatermistrz, wziął udział w przegranej bitwie pod Ligny będąc zwolennikiem decyzji podjętej 18 czerwca o marszu na pomoc Wellingtonowi, toczącemu bitwę pod Waterloo. W trakcie zbliżania się wojsk do pola walki miał podobno przezwyciężyć chwilowe wahanie głównodowodzącego, osobiście wydając rozkaz ataku.
Po pokoju zawartym w 1815 Grolman zajmował ważne stanowiska w ministerstwie wojny oraz w sztabie generalnym nowej armii pruskiej, poświęcając się jej reformowaniu. W latach 1815–1819 był szefem sztabu generalnego. Wykonał wstępny projekt Twierdzy Poznań.